一种氢渗透性测试装置及测试方法与流程

本发明属于氢测试仪器技术领域，尤其涉及一种氢渗透性测试装置及测试方法。

背景技术：

随着汽车市场需求的扩大，以及人们对环境保护的概念越来越强，传统燃油车市场地位将会被逐步压缩。作为目前市场比较火热的电动汽车，电池寿命及其安全性一直存在争议。这些年氢能源作为清洁高效性能源慢慢发展起来，但是氢能源由于其物理特性危险系数比较高，所以输送管路的安全性至关重要。目前，对于输送管路的渗透率的性能测试设备较为贫乏且复杂，操作不便。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明公开了一种氢渗透性测试装置及测试方法，装置结构简单，操作方便。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种氢渗透性测试装置，其包括氢气压力模块、负压模块、温度调节模块、试验工装模块；

所述试验工装模块包括位于中部的真空腔，待测的测试件安装在试验工装模块的真空腔内，所述待测的测试件的一端与氢气压力模块连通，另一端封闭；所述真空腔的两端密封包覆在测试件上并与负压模块连接；所述冷热流体腔密封包覆在真空腔的外侧，所述冷热流体腔内设有冷热流体介质，所述冷热流体腔通过管路与用于调节冷热流体介质温度的温度调节模块连接；

所述负压模块包括真空计，所述真空计与真空腔连通；

所述氢气压力模块包括压力传感器，所述压力传感器与待测的测试件的一端连通。

其中待测的测试件为车用输氢管道，采用本发明的技术方案，通过监测负压模块的负压数值变化就能计算出氢气渗透率，简单方便，使用可靠。

作为本发明的进一步改进，所述负压模块包括真空泵和负压调节阀，所述真空泵通过负压调节阀与真空腔连通。

作为本发明的进一步改进，所述负压调节阀通过真空截止阀与真空腔连接。

作为本发明的进一步改进，所述温度调节模块包括冷热一体机、循环泵和温度传感器，所述冷热一体机的一端与冷热流体腔的出口连接，所述冷热一体机的另一端通过循环泵与冷热流体腔的入口连接，所述冷热流体腔的入口到循环泵的管路上设有温度传感器。

作为本发明的进一步改进，所述温度调节模块包括回口截止阀和出口截止阀，所述回口截止阀位于冷热一体机的一端与冷热流体腔的出口之间，所述出口截止阀位于循环泵与冷热流体腔的入口之间。

作为本发明的进一步改进，所述氢气压力模块包括储氢装置和调节阀，所述储氢装置通过调节阀与待测的测试件的一端连通，所述压力传感器设在与待测的测试件的一端连接的管路上。

作为本发明的进一步改进，所述氢气压力模块包括电磁关断阀和氢气截止阀，所述调节阀包括一级调压阀和二级调压阀，所述储氢装置通过一级调压阀与电磁关断阀连接，所述电磁关断阀通过二级调压阀与氢气截止阀连接，所述压力传感器位于氢气截止阀与待测的测试件的一端的连接管路上。

作为本发明的进一步改进，所述冷热流体腔的外侧设有保温腔。

本发明公开了一种氢渗透性测试方法，其采用如上任意一项所述的氢渗透性测试装置按照如下步骤进行测试：

将待测的测试件安装在试验工装模块的真空腔内，使真空腔的两端密封包覆在试件上；

打开负压模块，调节真空腔内负压到设定值并维持；

打开氢气压力模块，输送氢气到待测的测试件内并维持；

打开温度调节模块，使真空腔内的温度满足实验要求并维持；

关闭真空截止阀，关闭氢气截止阀；

通过负压模块的真空计实时监测真空腔内的压力变化，并最终对比初始真空压力和最终真空压力差值；

结合压力传感器的氢气压力、真空计初始真空压力和最终真空压力差值、和温度调节模块的温度数据，通过计算最终得出测试件在指定压力和温度下的渗透率。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用本发明的技术方案，模拟实际工况下在输氢管路内通入指定压力的氢气，通过监测负压的数值变化就能计算出氢气通过输送管壁的渗透量，确保所生产使用的输氢管路是安全的，装置结构简单，成本低，操作方便。

附图说明

图1是本发明实施例的一种氢渗透性测试装置的结构示意图。

附图标记包括：

1-氢气压力模块，2-负压模块，3-温度调节模块，4-试验工装模块，5-测试件；

11-储氢瓶，12-一级调压阀，13-电磁关断阀，14-二级调压阀，15-氢气截止阀，16-压力传感器；

21-真空泵，22-负压调节阀，23-真空计，24-真空截止阀；

31-回口截止阀，32-冷热一体机，33-循环泵，34-出口截止阀，35-温度传感器；

41-真空腔，42-冷热流体腔，43-保温腔。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1所示，一种氢渗透性测试装置，其包括氢气压力模块1、负压模块2、温度调节模块3、试验工装模块4和控制器。

氢气压力模块1为试验提供稳定、符合压力的氢气气源输出；主要包括储氢瓶11、一级调压阀12、电磁关断阀13、二级调压阀14、氢气截止阀15、压力传感器16及接头管路。

负压模块2为试验提供稳定、符合压力的真空载气输出；主要包括真空泵21、负压调节阀22、真空计23、真空截止阀24及接头管路。

温度调节模块3通过间接传热方式为试验提供稳定、符合温度要求真空载气温度输出，主要包括回口截止阀31、冷热一体机32、循环泵33、出口截止阀34、温度传感器35及接头管路。

试验工装模块4作为试件安装场所，主要包括真空腔41、冷热流体腔42、保温腔43组成。

氢气压力模块1、负压模块2、温度调节模块3最终在试验工装模块4项目交替实现实验目的。

测试件5安装在试验工装模块4并连接氢气压力模块1；真空腔41的两端密封包覆在试件上并连接负压模块2；冷热流体腔42通过密封包覆在真空腔41上并连接温度调节模块3的回口截止阀31和温度传感器35形成循环回路。

储氢瓶11内的高压气体先经过一级调压阀12减压将输出压力降低，再依次连接电磁关断阀13，二级调压阀14，氢气截止阀15，压力传感器16，最后连接到测试件5。电磁关断阀13起通断作用，可在试验过程中自动开关向测试件5内补压或者切断压力供给；二级调压阀14将氢气压力调节到目标试验压力值；氢气截止阀15作为通断阀可在试验过程中手动打开或关闭向测试件5内补压或者切断压力供给；压力传感器16作为氢气压力测量元件，为二级调压阀14调压提供向导，并将采集压力数据实时上传到控制器。

真空泵21出口依次连接负压调节阀22，真空截止阀24，真空计23，再连接到真空腔41。真空泵21输出的压力经负压调节阀22调压后，打开真空截止阀24，经真空计23后进入真空腔41，经稳压后真空截止阀24关闭，通过真空计23实时监测真空腔41内的压力变化并上传到控制器，并最终对比初始压力和最终压力差值。

冷热一体机32的出口依次连接循环泵33、回口截止阀31、温度传感器35、冷热流体腔42，回口截止阀31。冷热一体机32内介质经加热/制冷后，在循环泵33的作用下，流经出口截止阀34、温度传感器35、冷热流体腔42、回口截止阀31最终流回到冷热一体机32内。回口截止阀31和回口截止阀31通常处于打开状态，在需要更换冷热流体腔42时才关闭。温度传感器35实时监测管路内循环液体温度并上传到控制器，控制器也会控制冷热一体机32输出符合要求的介质温度，经循环作用最终将温度传递给真空腔41，使真空腔41的温度满足实验要求。

所述控制器分别与氢气压力模块1的电磁关断阀13、压力传感器16，负压模块2的真空泵21、真空计23，温度调节模块3的冷热一体机32、循环泵33、温度传感器35连接。

上述氢渗透性测试装置的测试方法包括：

将待测的测试件安装在试验工装模块的真空腔内，使真空腔的两端密封包覆在试件上；

打开负压模块，调节真空腔内负压到设定值并维持；

打开氢气压力模块，输送氢气到待测的测试件内并维持；

打开温度调节模块，使真空腔内的温度满足实验要求并维持；

关闭真空截止阀，关闭氢气截止阀；

通过负压模块的真空计实时监测真空腔内的压力变化，并最终对比初始真空压力和最终真空压力差值；

控制器结合压力传感器的氢气压力、真空计初始真空压力和最终真空压力差值、和温度调节模块的温度数据，通过计算最终得出测试件在指定压力和温度下的渗透率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。